半潜式平台稳性研究

海洋资源勘探不断向深海发展，适合深海作业的半潜式平台成为研究热点，而稳性校核多是针对自升式平台，少有对半潜式平台的稳性研究。考虑到柱稳式平台与自升式平台稳性恒准的差异，本文针对半潜式平台，用Moses软件计算半潜式平台稳性，具体做法为对某一半潜式平台进行数字化建模，之后通过改变横摇角得到平台的风倾力矩和复原力矩曲线，从而对平台的完整稳性、碰撞破损稳性以及单舱进水剩余稳性进行分析校核。得出结论如下：1）该平台在油田拖航下最危险的情况为艏摇角60°时，在其它工况下最危险的情况为艏摇角30°时；2）半潜式平台吃水的增大不利于平台的完整稳性；3）在油田拖航工况下，舱室的组合碰撞破损对平台稳性影响最小；4）对于碰撞破损稳性来说，半潜式平台的稳性程度不一定随着吃水增加而降低，具体情况要根据在不同吃水下不同的舱室组合来判断；5）平台在作业工况、远洋拖航工况和油田拖航工况下最危险的进水舱室分别为WB01P、FWD4P和AFT3P；6）平台的吃水增加不利于平台单舱进水后的剩余稳性。希望本文提出的方法可为其他半潜式平台的稳性分析提供参考。     

海上移动平台的拖航阻力

海上拖航运输中,准确估算被拖物的拖航阻力,对选配合适的拖轮,满足规范要求,确保整个拖航航次的安全、经济、有效,具有十分重要的意义。海上移动式钻井平台,如自升式、半潜式、坐底式等类型平台,往往自身没有自航能力,需要拖轮进行拖航。此类平台设计时需要较为准确地预报其拖航阻力,其一根据拖航阻力来确定拖带设备的配备,其二现场操作时可依据拖航阻力曲线选择拖轮,确定拖航速度。     

半潜式平台横撑截面型式比较分析

以半潜式平台横撑为研究对象,以某型3 000 m深水钻井平台为基础,在相近横撑设置与相同环境载荷的条件下,对鼓形截面和圆形截面的横撑进行比较;对比分析了总强度载荷作用下,横撑与立柱加强结构的响应以及横撑与立柱连接处的疲劳寿命、结构布置和结构质量等,为后续平台设计提供参考。     

半潜式起重拆解平台立柱连接强度分析

基于非对称无横撑式半潜平台的设计思想,提出一种大圆弧结构的立柱连接型式,并进行设计有效性验证。在建立半潜平台全船有限元模型的基础上,通过采用水动力分析方法确定该平台在风暴自存吃水下最危险的设计波参数,然后,对大圆弧立柱连接型式的半潜平台整体强度进行了分析。结果表明:上船体和立柱之间的大圆弧过渡结构型式能有效地减轻无横撑半潜平台立柱连接区域的应力集中程度,提高结构强度。研究结果对今后无横撑半潜平台的立柱连接结构设计有一定的参考价值。     

基于CFD的半潜式钻井服务支持平台拖航阻力数值分析

通过分离涡模拟法（detached eddy simulation,DES）对半潜式钻井服务支持平台拖航阻力进行了研究,重点对平台拖航阻力、阻力系数和平台表面附近流场分布等特性进行了研究。研究表明：流方向下平台各结构所受阻力各不相同,下浮体占据总阻力比最大（尤其是90°来流方向下）。阻力系数及升力系数时历曲线变化具有“脉动性”。通过平台表面附近流场分布可以分析涡形成及受力原因,逆方向流及涡之间相互作用使得阻力有所减小。     

拖航工况自升式平台桩腿结构强度计算分析

利用SACS软件对自升式平台桁架形式的桩腿在拖航工况下的结构强度进行有限元分析计算,根据AISC规范校核桩腿强度,分别对桩腿结构中的弦杆间距离、弦杆截面形状、横撑和斜撑的变化对桩腿结构强度的影响进行分析.     

深吃水半潜生产平台涡激运动特性研究及其参数化分析

本文采用改进的延迟分离涡方法(IDDES)数值模拟深吃水半潜平台的涡激运动,研究深吃水半潜平台在0°、22.5°和45°流向角下的纵向、横向和艏摇运动响应,以及吃水和立柱倒角对半潜平台涡激运动的影响。对比实验数据发现,数值结果与实验数据基本吻合。从计算结果可知,横向运动出现频率锁定现象,但不同流向角下的锁定区域不同,22.5°和45°流向角下的锁定区域发生在6.0V_r8.0,而0°流向角下的锁定区域则相对滞后;艏摇运动响应特性与横向不同,未出现锁定现象,在3.0V_r13.0区间内,艏摇运动响应幅值随V_r的增加而增加。当立柱只有一个倒角时,倒角半径尺寸对半潜平台横向运动响应和艏摇运动响应的影响很小,而当立柱四边都有倒角时,半潜平台的横向运动响应和艏摇运动响应均随倒角半径的增加而变大。半潜平台的横向运动响应和艏摇运动响应均随着吃水增加而增大,当吃水较小(H/D≤0.9)时,半潜平台的横向运动无明显频率锁定现象。     

局部构件破损对半潜式平台极限承载力的影响分析

采用准静态非线性有限元法,应用半潜式平台整体极限承载力计算方法,探讨平台艏部横撑破损、腐蚀等结构损伤对平台整体极限承载力的影响。通过对比平台完整和损伤状态时的极限承载力计算结果,横撑破损和腐蚀分别对横向受力工况和中拱工况下平台极限承载力影响最大,尤其当两者共同作用时,横浪作用下平台的剩余极限承载力降低较多。     

半潜式平台横撑波浪抨击载荷下结构强度分析

运用风洞和水池试验结果修正后的数值模型,同时考虑半潜式平台承受的风载荷、流载荷和波浪载荷等共同作用,以及采用锚泊系统的全尺度模拟,以某典型半潜式平台为例,利用Ansys-AQWA软件对半潜式平台横撑在波浪砰击载荷下的响应进行非线性数值分析。针对抨击工况中的10个子工况结果,以90%的Gumble分布值作为最终的平台横撑波浪砰击载荷。并运用此分析结果,结合横撑在总体结构强度的应力分布,分析了半潜式平台横撑在考虑波浪砰击下的结构强度。通过数值模拟研究表明:波浪砰击对横撑的影响很大,在横撑的结构强度分析中应充分考虑。     

半潜驳船组拖航阻力计算

在重力式码头施工中,通常会使用到半潜驳船组对沉箱进行出运拖航安装施工,而在拖航施工中,如何选择匹配的拖轮进行拖航施工决定着施工的进度和成本控制。半潜驳船组拖航阻力的计算决定了如何选择合适的拖轮。本文结合广东大唐国际雷州电厂项目配套码头工程中的沉箱拖航施工工艺进行阐述船组的拖航阻力计算及拖轮的匹配选择,为以后同类施工提供参考。     

主管受拉K型管节点抗冲击性能有限元研究

偶然荷载引起的撞击会造成海洋平台中的管桁架严重损伤,尤其是管节点的破坏,严重时会导致整个平台的损坏,因此管节点是海洋平台设计研究中的一个重要内容.本文以海洋平台中常见的K型管节点为研究对象,利用有限元软件ABAQUS研究了3个主管在受拉状态下的K型管节点的抗冲击性能.在研究过程中以几何参数和荷载参数为主要变量,分析了各相关参数对管节点的抗冲击性能的影响.确定了K型管节点在冲击荷载作用下的破坏模态.在对冲击力、位移、能量耗散等时程曲线的分析中揭示了抗冲击性能工作机理.研究结果表明:支主管的径厚比以及支管的拉压状态对管节点所受到的最大冲击力和节点变形具有较显著的影响.     

沟槽面减阻效果影响因素及减阻机理的分析

采用雷诺平均N-S方程和RNG k-ε湍流模型计算V型沟槽面的湍流边界层流动和粘性阻力,研究了沟槽尖峰形状和雷诺数对减阻效果的影响规律,初步分析了沟槽面减阻机理.指出:沟槽尖峰处的圆角半径越小其减阻效果越好,沟槽斜面中下部的壁面应力随着圆角半径的减小而降低,但尖峰处的局部壁面应力会随之增大;来流速度对沟槽减阻率的影响很大,对于一种尺度的V型沟槽,存在着一个具有较好减阻效果的来流速度范围,而沟槽面在沿来流方向上的布置位置对减阻效果的影响非常小;沟槽尺度对减阻效果很剧烈;沟槽尖峰处生成的二次涡是产生减阻效果的根本原因,二次涡的强弱与沟槽减阻率的大小紧密相关.     

MTMD to increase fatigue life for OWT jacket structures using Powell's method

The Powell's method was developed to determine the optimal stiffness and damping of multi-tuned mass dampers (MTMD) in offshore wind turbine (OWT) support structures under fatigue loads. Numerical examples indicated that the Powell's method results are always better than those using MTMD formulations. With the exception of the blade passing (3P) frequency, it was found in this work that a positive integer (n) multiple of the 3P frequency will also result in a large wind-induced vibration, which can be excited by the frequency of the first structural vertical rotation mode and will cause significant fatigue damage. The first translation mode TMD installed at the tower top is efficient to increase fatigue life at the tower and brace connections, but it cannot reduce fatigue damage at the column and brace connections below the platform. The second translation mode TMD can reduce fatigue damage resulting from large wave loads and thus increase the fatigue life of the braces and columns. The mode-3 TMD with a reduction in the 3(3P) vertical rotation can effectively increase the fatigue life of the braces and columns. Thus, the appropriate use of these TMDs can be effective for the fatigue problem of OWT support structures.     

FX自升式平台拖航稳性研究

自升式平台在拖航移位时,大部分桩腿位于平台上部,受风面积很大,在平台拖航移位过程中会受到很大的风倾力矩,有可能导致平台倾覆,故需对平台拖航进行稳性分析研究,确保平台拖航安全。本文提出了一种利用Moses软件对FX自升式平台进行完整稳性和破舱稳性分析的方法,该方法简单实用,计算效率高。使用该方法分析平台稳性,得出如下结论：自升式平台的吃水越大,其稳性越差；FX平台完整稳性的危险风向角为15度,破舱稳性的危险风向角为120度,最危险的破舱组合为压载舱2和4。论文成果可为类似平台的稳性分析提供参考,为平台的安全拖航提供技术支持。     

固定式近岸风机导管架结构完全重叠节点的极限强度研究（英文）

This paper presents an innovative eccentric jacket substructure for offshore wind turbines to better withstand intense environmental forces and to replace conventional X-braced jackets in seismically active areas. The proposed eccentric jacket comprises of completely overlapped joint at every joint connection. The joint consists of a chord and two braces in a single plane. The two braces are fully overlapped with a short segment of the diagonal brace welded directly onto the chord. The characteristic feature of this joint configuration is that the short segment member can be designed to absorb and dissipate energy under cyclic load excitation. The experimental and numerical study revealed that the completely overlapped joint performed better in terms of strength resistance, stiffness, ductility, and energy absorption capacity than the conventional gap joints commonly found in typical X-braced jacket framings. The eccentric jacket could also be designed to becoming less stiff, with an inelastic yielding and local buckling of short segment member, so as to better resist the cyclic load generated from intense environmental forces and earthquake. From the design economics, the eccentric jacket provided a more straightforward fabrication with reduced number of welded joints and shorter thicker wall cans than the conventional X-braced jacket. It can therefore be concluded based on the results presented in the study that by designing the short segment member in accordance with strength and ductility requirement,the eccentric jacket substructure supporting the wind turbine could be made to remain stable under gravity loads and to sustain a significantly large amount of motion in the event of rare and intense earthquake or environmental forces, without collapsing.     

基于有限元方法的调距桨桨毂机构强度分析

对受推力、扭力、离心力和螺栓受预紧力联合作用下的某型舰船调距桨完整机构各部件的静强度进行有限元仿真分析;基于ANSYS 12.0软件,考虑完整部件的三维模型以及装配接触关系,对桨毂机构各部件进行有限元建模。有限元分析结果与理论计算和试验结果的对比验证表明,在完整模型和复杂工况下,基于应力应变准则,重点针对如叶根螺栓、曲柄盘和桨毂体等主要受力部件进行分析,更符合实际工程需要。     

海上石油平台主电站原油系统工艺流程图设计

海上石油平台主电站原油发动机组由于其原油预处理系统复杂,故其工艺流程图的设计是整个平台设计中的重要环节。本文以秦皇岛32．6油田综合调整项目为例,介绍了主电站原油系统工艺流程图的设计方法及设计过程中的注意事项,旨在为类似工程设计人员提供必要的参考和借鉴。     

新概念FPSO总体方案设计研究

在分析国内外现有FPSO的优劣性及研究影响FPSO性能的诸多因素的基础上,开发一种稳性更好、水动力性能优良、储油效率高、具有较大承载能力和甲板面积,更适合采用多点系泊的圆角倒棱台形FPSO(IQFP)浮体概念。利用这种新型概念,根据渤海海域某边际油田的海洋环境条件和油田生产要求,以浮体的稳性和运动性能为主要约束条件,运用交互式设计流程思想,经过反复调整,得到一座较优的IQFP总体方案设计实例。     

80000t级整体式浮船坞的拖航工程设计

该文以一艘80000t级整体式浮船坞拖航为例,从被拖物的角度对拖航工程设计的步骤及工作内容做了系统阐述;在此基础上,针对浮船坞的特点对浮船坞拖航的技术难点做了进一步的探讨。由于浮船坞的拖航阻力较大,拖力点的选取和拖力眼板的设计便成为浮船坞拖航设计的一项重要工作;鉴于浮船坞的强度校核关乎整个拖航工程的安全,该文利用有限元方法对浮船坞进行了整船有限元分析,既校核了拖航状态下的扭转强度、横向强度和局部强度,也对按规范进行的总纵强度校核做了进一步的验证。坞墙既高又窄的结构特点使得对坞吊进行就地有效封固成为一项特别困难的工作,为了节约将坞吊拆卸再安装的高额成本,对其进行了专门的绑扎设计。     

半潜式火箭发射平台的水动力性能

本文研究的火箭发射平台主体,为六立柱半潜型式。波高相对于特征长度为小量,考虑到波浪对平台主体大尺度结构的辐射和绕射作用,采用三维频域势流理论对其波浪载荷进行计算分析。对于横撑等小尺度构件,其直径远小于波长,波浪的绕射效应可以被忽略,而粘性作用十分重要,采用了修正的Morison方程对其求解。计算分析结果将为火箭发射平台水动力性能研究提供参考。